Arabinoosi on monosakkaridi viisi hiiliatomia, ja koska se on aldehydi funktionaalisen ryhmän rakenne, se on luokiteltu ryhmään aldopentoosit. Sen nimi on peräisin arabikumista, josta se eristettiin ensimmäistä kertaa.
Se on sokeri, joka on yksinomaan kasvien eliöille, ja jotkut tutkimukset osoittavat, että se edustaa 5–10% soluseinämän sakkarideista Arabidopsis thaliana- ja Oryza sativa -malleissa (riisi).
Fisherin projektio D - (-) - ja L - (+) - Arabinoosille (Lähde: Wikimedia Commons)
Se on osa pektiinin ja hemiselluloosan koostumusta, kaksi biopolymeeriä, joilla on suuri merkitys luonnon ja teollisuuden kannalta.
Sokerijuurikasmassa on hyvä esimerkki arabinoosin uuttamiseen käytetystä teollisuusjätteestä, jolla on erilaisia sovelluksia mikrobiologian ja lääketieteen aloilla diagnostisiin tarkoituksiin, muun muassa antineoplastisten ja viruslääkkeiden synteesiin.
Koska se on erittäin runsas sakkaridi kasvivalmisteissa, on tällä hetkellä suurta kiinnostusta tutkimukseen, joka koskee sen erottamista sakkaridien seoksista eri menetelmillä.
Tämä on erityisen totta, kun valmisteita käytetään käymisprosesseihin, joilla saavutetaan etanolin tuottaminen, koska harvat kaupallisesti saatavat mikro-organismit kykenevät tuottamaan tätä alkoholia arabinoosista.
Ominaisuudet ja rakenne
L-arabinoosia löydetään kaupallisesti valkoisena kiteisenä jauheena, jota käytetään usein makeutusaineena elintarviketeollisuudessa. Sen kemiallinen kaava on C5H10O5 ja sen molekyylipaino on noin 150 g / mol.
Toisin kuin useimmat luonnon monosakkaridit, tätä sokeria esiintyy pääasiassa L-arabinoosi-isomeerinä.
Yleensä L-isomeerit ovat yleisiä komponentteja membraaniglykokonjugaateissa, jotka ovat luonteeltaan monimuotoisia molekyylejä, jotka glykosidisidokset yhdistävät hiilihydraattijäämiin, joten L-arabinoosi ei ole poikkeus.
Arabinosan Haworth-projektio (Lähde: NEUROtiker Wikimedia Commonsin kautta)
Arabinoosin L-isomeerimuodolla on kaksi renkaan muotoista rakennetta: L-arabinopyranoosi ja L-arabinofuranoosi. Vapaa arabinoosi esiintyy liuoksessa L-arabinopyranoosina, koska tämä muoto on stabiilimpi kuin furanoosi.
Tarkkaillessasi kasvisoluseinämän polysakkaridikomponentteja samoin kuin glykoproteiineja ja proteoglykaaneja, joihin sisältyy arabinoosia, hallitseva muoto on L-arabinofuranoosi.
Lukija on varovainen muistaa, että termit "pyran" ja "furaani" viittaavat mahdollisiin syklisiin hemiasetaalisiin kokoonpanoihin, joita sokeri voi hankkia renkaissa, joissa on vastaavasti 6 tai 5 sidosta.
L-arabinoosi kasveissa
Arabinoosia on levinnyt laajalti land kasveihin, mukaan lukien maksavalmisteet, sammalit ja monet klorofyytti- ja klorofyyttilevä, vihreät ja ruskeat levät. Tämä tosiasia viittaa siihen, että sen synteesin metabolinen polku hankittiin varhain "primitiivisissä" kasveissa.
Suurin osa polysakkarideista, proteoglykaanista, glykoproteiineista ja erittyvistä peptideistä, jotka sisältävät polysakkaridit L-arabinoosin kanssa kasveissa, syntetisoidaan Golgi-kompleksissa, vaikka pieniä glykokonjugaatteja voidaan syntetisoida sytosoliin.
Ainoa tunnettu kasvien L-arabinoosin muodostumisreitti on sellainen, jossa se syntetisoidaan UDP-L-arabinopyranoosina UDP-ksyloosista, mukana UDP-ksyloosi-4-epimeraasi, joka katalysoi epimerisaatiota UDP-ksyloosin C-4-asema.
Tämä reaktio on osa nukleotidisokereiden tai UDP-sokerien de novo-synteesireittiä, joka alkaa sakkaroosista ja UDP: sta sakkaroosisyntaasin avulla syntetisoidulla UDP-glukoosilla tai glukoosista 1-P ja UTP UDP-glukoosipyrfosforylaasi.
UDP-L-arabinopyranoosin tuottamiseksi UDP-galakturonihaposta on ehdotettu muita mekanismeja C-6-hiilen dekarboksyloinnilla, mutta mainitun reaktion katalysoinnista vastaavaa UDP-galakturonihapon dekarboksylaasia entsyymiä ei ole löydetty kasveista.
L-arabinoosi bakteereissa
Rakenteellisesta näkökulmasta kirjoittajat viittaavat L-arabinoosiin monien bakteerien soluseinämän ainesosana. Sen merkitys näkyy kuitenkin antroptisemmasta näkökulmasta:
Ihmiset eivät kykene absorboimaan ravinnossaan kuluttamaaan kasvien L-arabinoosia suolesta. Kuitenkin E. coli, luonnossa asuva bakteeri ihmisen suolistossa, pystyy selviytymään tämän monosakkaridin kustannuksella ainoana hiilen ja energian lähteenä.
Tämä bakteerilaji ja muut sukulaisyhteisöt kykenevät metaboloimaan L-arabinoosia käyttämällä araBAD-operonin entsymaattisia tuotteita. Kun nämä mikro-organismit ottavat L-arabinoosin väliaineesta, ne kykenevät muuttamaan sen solunsisäisesti D-ksyluloosi-5-P: ksi, jota ne käyttävät muun muassa pentoosifosfaattireittiin.
Kokeellisessa biologiassa tätä operonia on käytetty geneettisissä rakenteissa homologisten ja heterologisten geenien hallittuun ekspressioon bakteeriekspressiojärjestelmissä.
ominaisuudet
L-arabinoosilla on erilaisia toimintoja siitä riippuen, missä sitä ajatellaan. Joidenkin edellisissä kohdissa nimettyjen lisäksi voidaan viitata seuraaviin:
-Yksi niistä molekyyleistä, joissa on eniten L-arabinoosia kasveissa, on pektiini-arabinaani, josta rikastuu pektiinien polymeerikompleksi, jota löytyy kasvien soluseinästä.
-Pektinen arabinaani on mukana suun kautta tapahtuvan sulkeutumisen ja avautumisen säätelyssä, joka on tärkeä prosessi kaasunvaihtoon kasvien ja niitä ympäröivän ympäristön välillä.
- Toinen esimerkki L-arabinoosin läsnäolosta ja toiminnallisuudesta kasveissa on arabinogalaktaaniproteiinien perhe, jotka ovat proteoglykaaneja, jotka koostuvat suuresta hiilihydraattialueesta, jossa on runsaasti L-arabinoosi- ja galaktoositähteitä.
- Monet sekundaariset flavonoidityyppiset kasviyhdisteet ovat L-arabinopyranosyloituja, ts. Niissä on kytketty L-arabinopyranoositähteitä, etenkin A. thaliana -bakteerissa.
-L-arabinoosin käyttökelpoisuutta on ehdotettu luonnolliseksi lääkkeeksi, koska sen monomeeriset yksiköt estävät suolimaltaasia ja sakraasiaktiivisuutta in vitro. Sukraasiaktiivisuus on tärkeä verensokeripitoisuuden alentamiseksi.
-L-arabinoosin sisällyttäminen laboratoriossa pidettävien rottien ruokavalioon näyttää vaikuttavan merkittävästi insuliini- ja triasyyliglyserolitasojen laskuun veren plasmassa ja maksassa.
- Vuonna 1973 Bilik ja Caplovic käyttivät tätä monosakkaridia L-riboosin synteesiin molybdaatin katalysoiman L-arabinoosin epimerisaatiolla.
- Viime kädessä, L-arabinoosia käytetään lukuisissa väliaineformulaatioissa erilaisten mikro-organismien viljelyyn in vitro.
Viitteet
- Garrett, R., ja Grisham, C. (2010). Biokemia (4. painos). Boston, USA: Brooks / Cole. CENGAGE -oppiminen.
- Kotake, T., Yamanashi, Y., Imaizumi, C., ja Tsumuraya, Y. (2016). L-arabinoosin metabolia kasveissa. Journal of Plant Research, 1. – 12.
- Nelson, DL, & Cox, MM (2009). Lehningerin biokemian periaatteet. Omega Editions (5. painos).
- Schleif, R. (2000). Escherichia colin L-arabinoosioperonin säätely. Trends in Genetiikka, 16, 559–565.
- Spagnuolo, M., Crecchio, C., Pizzigallo, MDR, ja Ruggiero, P. (1999). Sokerijuurikkaan massan fraktiointi pektiiniksi, selluloosaksi ja arabinoosiksi arabinaasien avulla yhdistettynä ultrasuodatukseen. Biotekniikka ja biotekniikka, 64, 686–691.
- Voet, D., ja Voet, J. (2006). Biokemia (3. painos). Toimittaja Médica Panamericana.
- Yurkanis Bruice, P. (2003). Orgaaninen kemia. Pearson.